[发明专利]基于直流分量-主频分量占比与幅相测度的故障选线方法

说明书

基于直流分量‑主频分量占比与幅相测度的故障选线方法，该方法利用Prony算法将单相接地故障后故障线路和非故障线路的暂态零序电流分解为衰减的直流分量、工频分量和衰减的暂态主频分量，并计算直流分量与主频分量的比值为直流分量‑主频分量占比λ，计算主频分量的幅值比与相位比的综合量值为幅相测度C，基于直流分量‑主频分量占比λ与幅相测度C的比较构成配电网故障选线判据。该故障选线方法原理简洁，综合两种互补判据，可靠性高，且不受过渡电阻、故障合闸角等因素的影响；同时该方法仅比较各支路的零序电流，应用在工程上容易实现。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，特别涉及一种基于直流分量-主频分量占比与幅相测度的故障选线方法。

背景技术

我国中低压配电网大多采用中性点经消弧线圈接地方式运行，对于中性点经消弧线圈接地的系统，由于消弧线圈的补偿作用，故障线路零序电流的稳态特征趋于非故障线路，即使暂态单一信息也难完全区分故障与非故障线路，导致故障选线准确较低。

国内外研究人员针对经消弧线圈接地系统的故障选线做了大量的研究，取得了较好的效果。故障选线方法大致分为稳态选线方法和暂态选线方法，其中暂态选线方法最为突出，有以下几类主流方法：一类是时频分析法，其原理是把故障暂态信号分解至多个频带暂态分量，提取有效频带信息，基于故障特征判断故障线路。信号处理方法主要有小波变换法，Hilbert-Huang换法，S变换法等；一类是零序能量法，其依据故障线路能量绝对值最大，能量极性与非故障线路能量极性相反的特性构建选线判据。但在实际系统中，阻性分量在暂态信号中比例较小，在金属性单相接地故障选线中存在不足；一类是暂态电流特征频带法，通过分析系统各线路分布参数模型谐振特性，选取故障特征频带，利用各线路在特征频段上故障线路零序电流的幅值与健全线路电流差距大，极性相反的特征完成故障选线。但该方法在低故障合闸角单相接地故障选线仍存在不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：传统的选线原理存在当系统单相接地故障发生低故障合闸角时选线难及高阻故障下选线可靠性不高的问题。这些问题表明传统的选线原理仍存在不足，在应用到工程中实现困难。本发明提出一种基于直流分量-主频分量占比与幅相测度的故障选线方法，该故障选线方法原理简洁，综合两种互补判据，可靠性高，且不受过渡电阻、故障合闸角等因素的影响；同时该方法仅比较各支路的零序电流，应用在工程上容易实现。

本发明采取的技术方案为：

基于直流分量-主频分量占比与幅相测度的故障选线方法，利用Prony算法将暂态零序电流分解为衰减的直流分量、工频分量和按指数规律衰减的暂态主频分量，并计算直流分量与主频分量的比值为直流分量-主频分量占比λ，计算主频分量的幅值比与相位差的综合量值为幅相测度C，基于直流分量-主频分量占比λ与幅相测度C的综合比较，构成配电网故障选线判据；

当系统单相接地故障发生在低故障合闸角时，故障支路直流分量远大于主频分量，基于直流分量-主频分量占比λ大于阈值，完成低故障合闸角故障选线；

当系统单相接地故障发生在高故障合闸角时，故障支路相比非故障支路，主频分量幅值较大相位相反，基于幅相测度C大于阈值，完成高故障合闸角故障选线。

基于直流分量-主频分量占比与幅相测度的故障选线方法，包括直流分量-主频分量占比λ与幅相测度C综合的选线判据，利用不同故障合闸角下，支路零序电流主频分量与直流分量故障特征构建选线原理；利用直流分量-主频分量占比λ是否大于1，完成低故障合闸角下故障选线，利用幅相测度C是否大于2倍的K_s，完成高故障合闸角下故障选线。

基于直流分量-主频分量占比与幅相测度的故障选线方法，包括以下步骤：

步骤1：系统发生单相接地故障时，测量系统各支路的零序电流；并利用Prony算法完成暂态零序电流的分解，计算衰减直流分量、主频分量的幅值、相位、频率、衰减因子。